一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法技术

本发明专利技术涉及一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法，属于电力技术领域，解决了现有技术无功功率分布不合理、电网中电压质量低、电网损耗高的问题。该方法包括如下步骤：在配电网中，设置一定数量的电容器组和分布式电源；根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型，并进行潮流计算，获得各电容器组的投切容量增量，进而获得各电容器组的预动作时刻表；对配电网拓扑结构进行分区，根据上述预动作时刻表，以每一时段中配电网能量损耗均最小为目标，建立配电网无功动态优化模型，并进行潮流计算，确定各电容器组的日前调度方案以及分布式电源出力方案；执行所述日前调度方案、分布式电源出力方案。

【技术实现步骤摘要】
一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法。
技术介绍
在配电网中，长期存在无功功率分布不合理、无功补偿设备投入少、投入率低等现象，导致电网中电压质量低、电网损耗高等问题日益凸显。其中，电压质量直接影响工农业生产、电网运行，电压质量不能满足要求将导致产品质量下降，电网传输能力减弱，电网网络损耗增加。电网损耗过高会给电力部门带来极大的经济损失，导致电价上涨。电能质量、用电经济性问题得不到解决将严重影响广大用电客户的用电积极性。分布式发电是解决上述问题的有效手段。分布式发电是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。但是，大规模分布式电源(DG)的接入改变了当前配电网的结构，其将由单电源、辐射型结构变为遍布电源和负荷的复杂网络，同时，配电网馈线中传输有功、无功的数量和方向也发生了改变，随之将引起配电网节点电压分布及网络损耗的变化，这种变化与分布式电源的渗透率和分布式电源的出力时序特性等有着密切的关系。传统的配电网规划、运行、保护等方面将面临重大变化。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法，用以解决现有无功功率分布不合理、电网中电压质量低、电网损耗高的问题。一方面，本专利技术实施例提供了一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法，包括如下步骤：在配电网中，设置预设数量的电容器组和分布式电源；根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型；根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型，并进行潮流计算，获得各电容器组的投切容量增量，进而获得各电容器组的预动作时刻表；对配电网拓扑结构进行分区，根据上述预动作时刻表，以每一时段中配电网能量损耗均最小为目标，建立配电网无功动态优化模型，并进行潮流计算，确定各电容器组的日前调度方案以及分布式电源出力方案；执行所述日前调度方案、分布式电源出力方案。上述技术方案的有益效果如下：配电网无功优化是改善电压质量和降低电网损耗的有效手段。上述方法限定了在已知配电网结构参数以及负荷的情况下，对电容器组的投切容量、分布式电源出力的规划及运行控制，使得配电网系统能够在满足电压、潮流、功率等的约束条件下，达到电网损耗最小。基于上述方法的进一步改进，所述根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型的步骤，进一步包括：选取影响配电网能量损耗的控制参数，建立所述控制参数与一天内配电网能量损耗的关系的数学模型；以一天内配电网能量损耗最小为目标函数，以电容器投切次数限制以及分布式电源出力限制为约束条件，建立配电网无功静态优化模型。上述进一步改进方案的有益效果是：对建立配电网无功静态优化模型的方法进行了限定，通过对一天内配电网能量损耗最小、电容器投切次数限制以及分布式电源出力限制，使得优化后获得的配电网能量损耗最小、电压质量高。进一步，控制参数包括各每一时段开始时刻电容器组的投切容量Ci,t、平衡节点电压Usw,t、电压控制型DG的机端电压出力UDG,t、无功补偿型DG的无功出力QDG,t；其中，t表示t时刻，i表示第i个电容器；所述控制参数与一天内配电网能量损耗的关系的数学模型为式中，f为一天内配电网能量损耗，Tt为一天内的第t小时，Ploss,t为t时刻的配电网能量损耗函数。上述进一步方案的有益效果是：对配电网的控制参数，以及控制参数与一天内配电网能量损耗的关系分别进行了限定。控制参数涉及投切容量Ci,t、平衡节点电压Usw,t、电压控制型DG的机端电压出力UDG,t、无功补偿型DG的无功出力，为获得最佳的日前调度方案、分布式电源出力方案奠定了基础。进一步，所述配电网无功静态优化模型中，目标函数为约束条件包括等式约束和不等式约束；所述等式约束为式中，PGi,t、PDG,t、PLi,t分别为t时刻配电网中的节点i的发电机注入有功功率、分布式电源注入有功功率、负荷消耗有功功率；QGi,t、QDG,t、QCi,t、QLi,t分别为t时刻配电网中的节点i的发电机注入无功功率、分布式电源注入无功功率、电容器补偿容量、负荷消耗无功功率；Gij,t、Bij,t、δij,t分别为t时刻配电网中的节点i和j之间的电导、电纳和电压相角差；Vi,t为t时刻配电网中的节点i的节点电压；Ni为与节点i有关联的所有节点集合，包括节点i本身，j为Ni中节点j；所述不等式约束为Vi,min≤Vi,t≤Vi,maxi∈NiUsw,min≤Usw,t≤Usw,maxi＝SW0≤Ci,t≤Ci,maxi∈NcUDG,min≤UDG,t≤UDG,maxQDG,min≤QDG,t≤QDG,max式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压上下限；SW为配电网的平衡节点；Ci,max为节点i所接电容器组投切容量上限；Nc为所有电容器补偿节点集合；nc_max为一日内电容器组允许最大投切次数；UDG,min和UDG,max分别为电压控制型分布式电源输出电压上、下限；QDG,min和QDG,max分别为无功补偿型分布式电源的无功出力上、下限；Npv为电压控制型分布式电源集合；NPQ为无功补偿型分布式电源集合；Ck(t)和Ck(t－1)分别为第k个电容器组在t时刻和t-1时刻的投切容量；为异或运算符。上述进一步方案的有益效果是：对配电网无功静态优化模型进行了限定。目标是使得一天内配电网的能量损耗最低，对无功补偿位置、无功补偿容量、发电机机端电压、无功补偿设备投切策略等进行了规划及运行控制，使配电网系统能够在满足电压、潮流、功率等约束条件下，达到电网损耗最小。进一步，所述QDG,max、QDG,min通过下面公式获得式中，SN为逆变器的额定视在功率；PDG为分布式电源的有功功率出力值。上述进一步方案的有益效果是：对QDG,max、QDG,min的获得方式进行了限定，融入了对配电网中逆变器和分布式电源的有功功率出力值的考量。进一步，通过下面步骤获得各电容器组的预动作时刻表：获取配电网所有母线各节点当前时刻之前24h内每一小时内的有功功率、无功功率、负荷功率以及配电网各节点的节点电压，并通过下面公式分别建立有功功率矩阵PG、无功负荷矩阵PD、负荷功率矩阵PL将所述有功功率矩阵PG、无功负荷矩阵PD、负荷功率矩阵PL中的数据带入配电网无功静态优化模型，获得静态优化时各电容器的投切容量矩阵C通过下面公式获得第j个电容器组在t时刻的投切容量增量ΔCj,tΔCj,t＝Cj,t+1－Cj,tj＝1…Nc将获得的ΔCj,t按照从大到小顺序排列，得到每个电容器组的投切容量增量表；根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：/n在配电网中，设置一定数量的电容器组和分布式电源；/n根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型，并进行潮流计算，获得各电容器组的投切容量增量，进而获得各电容器组的预动作时刻表；/n对配电网拓扑结构进行分区，根据上述预动作时刻表，以每一时段中配电网能量损耗均最小为目标，建立配电网无功动态优化模型，并进行潮流计算，确定各电容器组的日前调度方案以及分布式电源出力方案；/n执行所述日前调度方案、分布式电源出力方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种含分布式电源的配电网无功优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：
在配电网中，设置一定数量的电容器组和分布式电源；
根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型，并进行潮流计算，获得各电容器组的投切容量增量，进而获得各电容器组的预动作时刻表；
对配电网拓扑结构进行分区，根据上述预动作时刻表，以每一时段中配电网能量损耗均最小为目标，建立配电网无功动态优化模型，并进行潮流计算，确定各电容器组的日前调度方案以及分布式电源出力方案；
执行所述日前调度方案、分布式电源出力方案。


2.根据权利要求1所述的配电网无功优化调度方法，其特征在于，所述根据配电网能量损耗与控制参数的关系，建立配电网无功静态优化模型，进一步包括：
选取影响配电网能量损耗的控制参数，建立所述控制参数与一天内配电网能量损耗的关系的数学模型；
以一天内配电网能量损耗最小为目标函数，以电容器投切次数限制以及分布式电源出力限制为约束条件，建立配电网无功静态优化模型。


3.根据权利要求2所述的配电网无功优化调度方法，其特征在于，所述控制参数包括每一时段开始时刻电容器组的投切容量Ci,t、平衡节点电压Usw,t、电压控制型DG的机端电压出力UDG,t、无功补偿型DG的无功出力QDG,t；其中，t表示t时刻，i表示第i个电容器；
所述控制参数与一天内配电网能量损耗的关系的数学模型为



式中，f为一天内配电网能量损耗，Tt为一天内的第t小时，Ploss,t为t时刻的配电网能量损耗函数。


4.根据权利要求3所述的配电网无功优化调度方法，其特征在于，所述配电网无功静态优化模型中，目标函数为



约束条件包括等式约束和不等式约束；所述等式约束为



式中，PGi,t、PDG,t、PLi,t分别为t时刻配电网中的节点i的发电机注入有功功率、分布式电源注入有功功率、负荷消耗有功功率；QGi,t、QDG,t、QCi,t、QLi,t分别为t时刻配电网中的节点i的发电机注入无功功率、分布式电源注入无功功率、电容器补偿容量、负荷消耗无功功率；Gij,t、Bij,t、δij,t分别为t时刻配电网中的节点i和j之间的电导、电纳和电压相角差；Vi,t为t时刻配电网中的节点i的节点电压；Ni为与节点i有关联的所有节点集合，包括节点i本身；j为Ni中的节点j；
所述不等式约束为
Vi,min≤Vi,t≤Vi,maxi∈Ni
Usw,min≤Usw,t≤Usw,maxi＝SW
0≤Ci,t≤Ci,maxi∈Nc



UDG,min≤UDG,t≤UDG,max
QDG,min≤QDG,t≤QDG,max
式中，Vi,min和Vi,max分别为节点i的电压上下限；SW为配电网的平衡节点；Ci,max为节点i所接电容器组投切容量上限；Nc为所有电容器补偿节点集合；nc_max为一日内电容器组允许最大投切次数；UDG,min和UDG,max分别为电压控制型分布式电源输出电压上、下限；QDG,min和QDG,max分别为无功补偿型分布式电源的无功出力上、下限；Npv为电压控制型分布式电源集合；NPQ为无功补偿型分布式电源集合；Ck(t)和Ck(t－1)分别为第k个电容器组在t时刻和t-1时刻的投切容量；为异或运算符。


5.根据权利要求4所述的配电网无功优化调度方法，其特征在于，所述QDG,max、QDG,min通过下面公式获得






式中，SN为逆变器的额定视在功率；PDG为分布式电源的有功功率出力值。


6.根据权利要求5所述的配电网无功优化调度方法，其特征在于，通过下面步骤获得各电容器组的预动作时刻表：
获取配电网所有母线各节点当前时刻之前24h内每一小时内的有功功率、无功功率、负荷功率以及配电网各节点的节点电压，并通过下面公式分别建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜文涛，宋小松，陈志欣，段雪静，
申请(专利权)人：远光软件股份有限公司，远光能源互联网产业发展横琴有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44